CN111610230A

CN111610230A - 一种岩矿石标本电性参数测量装置及使用方法

Info

Publication number: CN111610230A
Application number: CN202010611973.4A
Authority: CN
Inventors: 程辉; 李帝铨; 崔峻卿; 傅崧原; 廖秀英; 付国红
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-09-01

Abstract

本发明公开了一种岩矿石标本电性参数测量装置及使用方法。本发明装置主要包括分别具有GPS同步接口的信号发送系统和信号接收系统；信号发送系统包括单片机、恒流源模块、限流调整模块、负载恒流输出模块、信号输出电极A极和B极、FPGA模块、显示模块、波形记录模块和同步模块；信号接收系统包括单片机、信号输入电极M极和N极、前置放大电路、滤波电路、程控放大电路、AD、FIFO存储器、DSP模块、通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块。本发明装置与方法实现了基于电流源模式的快速、高效岩矿石标本电性参数观测实验工作，对岩矿石标本电性参数测量工作具有重要应用意义与价值。

Description

一种岩矿石标本电性参数测量装置及使用方法

技术领域

本发明属于固体地球物理学技术领域，具体涉及一种岩矿石标本电性参数测量装置及使用方法。

背景技术

岩矿石标本电性参数研究是勘查地球物理领域中基础性研究重点方向，岩矿石标本电性参数研究工作程度无论是对电(磁)法的方法研究，还是对电(磁)法的野外实践起着重要的基础性支撑作用。在基础理论研究中Wait(1959)、Madden(1967)、Ward(1976)、Zonge(1972，1975)、Pelton(1977，1978)、Dias(2000)、Zhdanov(2008)等，提出了不同的导电机理与导电模型以及相应的参数定义，如阻容模型、德拜模型、瓦尔堡模型、Cole-Cole模型、Dias模型、Gemtip模型等；在实际应用中Zonge等根据岩石频谱测量结果在复平面上表现的3种不同类型，划分不同蚀变带与矿化带；Pelton等认为岩石频谱特性中时间常数τ的主要影响因素是岩石中导电颗粒大小，而不是导电矿物成分，但有可能根据导电矿物颗粒度与矿物成分之间的联系来区分其中的某些成分；Halverson等引入参数k，认为该参数反映极化时的界面特性，可用于区分矿物成分。在野外实践中岩矿石电性参数研究工作影响着方法的选择、测网的布置、反演计算模型以及最终地质解释。

通过阅读文献，总结国内外学者的实验研究工作，存在以下3个问题：

(1)使用变频法实验。变频法由Wait提出，采用矩形波作为激励波形，与其他波形(正弦波、三角波等)相比，其振幅稳定、频率容易控制，但变频法每次只能发、收一个频率信号，频率表中的频率需依次发与收，因此它有着明显的缺点：①为了保证观测精度，每个频点需要多次叠加，耗时较长；②频率改变前后的外部条件与干扰因素各不相同，抗干扰能力相对较弱；③各个频点的观测时间不同，观测精度受到影响；④为了保证必要的稳流条件，将增加发送系统的复杂性。因此采用变频法在一个较宽的频带范围内进行观测，测量速度慢、观测时间长、观测数据可靠性不高。为了解决以上问题Zonge提出奇次谐波法，该方法采用矩形波激发，测量基波与某些谐波响应，实现了一次发送获得多个频率响应，但该方法能量分配不均匀且频点分布不合理，难以进行有效工作。何继善以组合波形作为信号源应用于电法勘探。从双频激电法开始，发展到任意2ⁿ序列伪随机信号发送与接收，这种组合波形将多个频率信号同时发送与接收，各主频能量基本相等，频点呈对数等间距分布，并可多参数反映岩石频率响应的观测方案，但未涉及到岩石电性参数测量工作。近年来基于相关辨识的检测技术应用到了电磁法勘探中，赵璧如、万健如、罗维斌、武欣、罗延钟、王显祥、王若等人将m序列(或逆重复m序列)应用于电法勘探中，并进行相应的理论、实验与野外对比观测研究，仍未应用于岩矿石电性参数实验。

(2)实验仪器杂。所用实验仪器包括各类阻抗分析仪(Solartron 1250、1260，Agilent4294A，HP4263B等)、LCR测试仪(ZL5，Hioki 3522-50等)、岩心测试设备(LDT-10发射机与接收机组合形式、AutoScanⅡ岩芯扫描仪、SCIP岩心测试仪)、激电仪(双频激电仪、时间域激电仪)、电法化工作站(Autolab)。早期受观测仪器的限制，观测者利用不同频段范围仪器进行组合达到宽频带观测的目的，如Pelton在低频段(10^-2-5Hz)与高频段(5Hz-60KHz)选用完全不同的两组仪器分别进行观测。

(3)实验结果可用信息少。实验仪器虽然比较杂，但观测原理基本相似。一般的，频率域激励源的实验数据提供频率-振幅/相位、频率-实分量/虚分量等数据，研究人员根据相应的模型计算出频散率(激发极化率)、电阻率、时间常数与频率相关系数等多个参数；时间域激励源的实验数据提供电阻率、充电率(激发极化率)，部分仪器提供时间-电位(幅值)数据。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种快速、恒定电流、宽频带范围的岩矿石标本电性参数测量装置。

本发明的岩矿石标本电性参数测量装置，它包括信号发送系统和信号接收系统；信号发送系统和信号接收系统分别具有GPS同步接口；信号发送系统包括单片机，以及依次连接的恒流源模块、限流调整模块、负载恒流输出模块、信号输出电极A极和B极，还包括频率信号产生模块即FPGA模块、显示模块、波形记录模块和同步模块；GPS同步接口与同步模块连接，同步模块与FPGA模块连接；以单片机微型控制器即MCU为中心连接有显示模块、波形记录模块、同步模块、FPGA模块、限流调整模块，FPGA模块还与恒流源模块连接；FPGA产生的信号序列在进行单极性波形变双极性波形后，交由恒流源模块进行电压跟随、电压-电流转换后形成连续可调的、观测所需的恒定电流源信号，最后由负载恒流输出模块将双性极频率信号输出至A极和B极；

信号接收系统包括单片机，以及依次连接的信号输入电极M极和N极、前置放大电路、滤波电路、程控放大电路、模数转换电路即AD、先进先出数据缓存器即FIFO存储器、数字信号处理器即DSP模块，以及通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块；GPS同步接口与同步模块连接；通信接口电路可与PC机进行通信联系，显示接口电路连接显示模块监视信号接收系统工作状态；程控放大电路还与单片机微型控制器即MCU相连接，模数转换电路还与DSP模块相连接，MCU同时还与FIFO存储器、DSP模块、通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块相连接；

所述信号输出电极A极和B极为导电电极，安装和加载到被测岩矿石标本的两端；所述信号输入电极M极和N极为传感电极，安装于岩矿石标本的中部；所述信号发送系统和信号接收系统的同步模块还通过导线连接。

本发明的目的之二在于提供上述岩矿石标本电性参数测量装置的使用方法，它包括如下步骤：

(1)将信号输出电极A极和B极与待测岩矿石标本的两端连接并紧密耦合，以便信号发送系统产生的恒流源信号施加在岩矿石标本上；

(2)将信号输入电极M极和N极与待测岩矿石标本的中部连接并紧密耦合，以便拾取信号；

(3)在正式开始观测实验前，信号发送系统输出1次已知电压10V、限流1A的直流信号，信号发送系统同时检测输出端-供电电极-岩矿石标本回路中的电流值A_i，通过该回路中已知电压10V与检测到的电流值A_i，求出待测岩矿石标本零频率Z(0)时的电阻率值，从而估算出信号发送系统最大输出电流值；

(4)根据岩矿石标本电阻率信息、岩矿石标本几何尺寸，计算信号发送系统需要输出的恒流值；

(5)调整信号发送系统的恒流源输出电流值，恒流源输出电流值在10^-6A-1A内连续可调，确保实验过程中信号发送系统的电流值处于岩矿石标本的线性响应区域之内；

(6)信号发送系统与信号接收系统同步，如果在野外露头区，受露头规模影响，可采用GPS授时同步；如果在室内实验，可采用导线直接同步；

(7)信号接收系统将拾取的时间顺序信号保存至装置自带外部存储器内；

(8)将信号接收系统中外部存储器内的时间顺序信号拷贝至PC机；

(9)将信号发送系统中存储的发送波形数据、发送电流值拷贝至PC机；

(10)在PC机中使用(8)、(9)两步操作后的数据进行岩矿石标本电性参数计算工作。

具体的，信号发送系统基于伪随机逆重复m序列产生频带宽度在10^-3Hz至10KHz编码信号，输出伪随机逆重复m序列5阶或7阶或9阶信号编码可选，以不同码元频率产生实验波形，覆盖整个频带。

进一步的，20分钟内发送实验所需带宽频率表；其5阶频率表的带宽为0.001Hz-27KHz，共98个大于3dB有效观测频点；其7阶频率表的带宽为0.001Hz-11.1KHz，共336个大于3dB有效观测频点；其9阶频率表的带宽为0.001Hz-44.9KHz，共1368个大于3dB有效观测频点。以达到快速高效地完成整个频段的测量工作。

具体的，信号接收系统采用前级放大后进行时间序列信号的波形采集，PC机利用发-收系统记录的数据计算得到时间域的电阻率、极化率多参数；计算得到频率域的频率-相位、频率-振幅以及按不同导电模型求取的二级谱参数。

具体的，信号接收系统采集的信号中无论是包含的频点数，还是最高频率均远超实验要求的冗余度，其数据可供实验人员进行删减。

本发明装置的信号发送系统以恒流源输出伪随机逆重复m序列信号，输出电流强度范围为10^-6A-1A，具有频带宽、负载动态范围大、驱动能力强的特点，保证实验信号的电流强度满足不同岩性、不同电流密度要求的实验要求，以适合不同截面积、不同岩性的岩矿石电性参数实验测量要求；信号接收系统的功能主要是在与信号发送系统同步的基础上，高速、连续采集有效响应信号，将拾取到的时间序列信号储存到信号接收系统的外部存储器。

本发明针对现有技术中存在的问题提出采用伪随机编码序列信号为实验信号源，恒流源输出实验用电流源编码序列信号，在编码输出的同时，信号发送系统同时记录发送波形时间序列、发送电流与振幅强度；在同步的条件下，信号接收系统进行全频段波形采集与存储，由PC机进行后期处理的方案，以解决目前变频法观测速度慢、实验仪器杂和可用信息单一的现状。

附图说明

图1为本发明装置的原理结构框图。

图2为本发明实施例五阶fc＝0.062Hz时的发送波形图。

图3为本发明实施例五阶fc＝0.62Hz时的发送波形图。

图4为本发明实施例五阶fc＝6.2Hz时的发送波形图。

图5为本发明实施例五阶fc＝62Hz时的发送波形图。

图6为本发明实施例五阶fc＝620Hz时的发送波形图。

图7为本发明实施例五阶fc＝6200Hz时的发送波形图。

图8为本发明实施例五阶fc＝62000Hz时的发送波形图。

图9为五阶伪随机逆重复m序列信号产生的频率图。

图10为本发明实施例频率信号单极性-双极性转换电路图。

图11为本发明实施例恒流源模块电路图。

图12为本发明实施例输出电流监测电路图。

图13为本发明实施例前置放大电路图。

图14为本发明实施例滤波电路图。

图15为本发明实施例程控放大电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图1，本发明的岩矿石标本电性参数测量装置，包括信号发送系统1和信号接收系统2。由图1可见，信号发送系统1和信号接收系统2分别具有GPS同步接口；信号发送系统1包括单片机，以及依次连接的恒流源模块、限流调整模块、负载恒流输出模块，负载恒流输出模块通过导线分别与信号输出电极A极和B极相连接，为待测岩矿石标本提供电流；还包括频率信号产生模块即FPGA模块、显示模块、波形记录模块和同步模块；GPS同步接口与同步模块连接，同步模块与FPGA模块连接；以单片机微型控制器即MCU为中心连接有显示模块、波形记录模块、同步模块、FPGA模块、限流调整模块。FPGA产生的信号序列在进行单极性波形变双极性波形后，交由恒流源模块进行电压跟随、电压-电流转换后形成连续可调的、观测所需的恒定电流源信号，最后由负载恒流输出模块将双性极频率信号输出至A极和B极；显示模块在单片机控制下显示发送数据和发送系统状态信息，波形记录模块实时记录发送波形，同步模块提供有线同步或GPS同步两种可选的信号发送系统与信号接收系统的同步方式。

信号接收系统2包括单片机，以及依次连接的信号输入电极M极和N极、前置放大电路、滤波电路、程控放大电路、模数转换电路即AD、先进先出数据缓存器即FIFO存储器、数字信号处理器即DSP模块，以及通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块；GPS同步接口与同步模块连接；通信接口电路可与PC机相连，显示接口电路连接显示模块监视信号接收系统工作状态；程控放大电路还与单片机微型控制器即MCU相连接，模数转换电路还与DSP模块相连接，MCU同时还与FIFO存储器、DSP模块、通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块相连接。单片机控制程控放大电路对信号输入电极M极和N极输入信号进行放大后进行模数转换，经DSP处理后送单片机处理，单片机控制波形记录模块实时记录波形，同时可经通信接口电路将采集数据送PC机处理，同步模块提供有线同步或GPS同步两种方式可选，以保持信号接收系统与信号发送系统的严格同步；PC机结合发送电流波形与发送电流值，处理接收数据，获得所测频带范围内的岩矿石各项电性参数。

信号输出电极A极和B极为导电电极，安装和加载到被测岩矿石标本3的两端；信号输入电极M极和N极为传感电极，安装于岩矿石标本3的中部；从图1中可见，信号发送系统1和信号接收系统2的同步模块还通过导线连接。

本发明针对岩矿石标本电性参数实验需要，根据岩矿石标本在电性参数实验中的响应特点，提出信号发送系统基于逆重复m序列信号按岩矿石标本零频率Z(0)电阻率产生连续可调的恒流源频率域电流信号，经信号输出电极A极和B极导入岩矿石标本，信号输入电极M极和N极拾取到有效的岩矿石响应信号后，经过信号接收系统前级电平转换、滤波、模数转换后存储在信号接收系统的外部存储器上保存，并通过通信接口电路送上位机进行处理。

一般的，选用频率域信号进行实验，具有以下要求：(1)实验频带足够宽；(2)受岩矿石标本的岩性、结构与构造、导电矿物含量以及导电矿物分布关系、导电矿物与围岩的接触关系等多方面因素影响，即使同一类岩性的标本，在电性参数表现上也可有数量级的区别，在不同岩性之间，电阻率的分布区间在n×10Ω·m-n×10⁶Ω·m，因此要求信号发送系统有较强的驱动能力；(3)岩矿石标本电性参数响应存在线性响应与非线性响应，一般的电流密度在n×10μA/cm²内，标本的电性参数响应为线性响应，为了保证数据的可靠性，实验用电流源信号必须为μA级精度电流；(4)岩矿石标本在测量过程中，为了保证观测数据的稳定，需要保证信号发送系统在实验过程中输出电流保持相对恒定。

本发明针对以上4个问题，采用伪随机逆重复m序列信号为基础，以5阶、7阶、9阶表达式进行编码，频带范围为10^-3Hz-10KHz且能在20分钟完成整个频带的发送任务；1uA～1A范围内可调的uA级高精度恒流源，保证实验观测过程中高精度电流，且能在实验过程中输出电流保持恒定；同时在正式开展实验之前，发送系统输出1次10V限流1A的直流信号，发送系统通过已知电压、检测输出回路中的电流，结合岩矿石标本的几何尺寸，获取岩矿石标本的零频率电阻率Z(0)。根据零频率电阻率Z(0)，采用1uA-1A内连续可调方案，确保实验时发送电流处于岩矿石非线性响应区间。

下表1为五阶伪随机逆重复m序列信号产生的信号频率表。

表1五阶伪随机逆重复m序列信号产生的信号频率表

表中，表头部分n＝5为阶数；fc/Hz为码元，单位为Hz；0.062、0.62、6.2、62、620、6200、62000为码元频率。信号发送系统分7次改变码元频率fc，可得到0.001-27KHz的98个频点。

表2为七阶伪随机逆重复m序列信号产生的信号频率表。

表2七阶伪随机逆重复m序列信号产生的信号频率表

表中，表头部分n＝7为阶数；fc/Hz为码元，单位为Hz；0.254、2.54、25.4、254、2540、25400为码元频率。信号发送系统分6次改变码元频率，可得到0.001-11.1KHz的336个频点。

表3为九阶伪随机逆重复m序列信号产生的信号频率表。

表3九阶伪随机逆重复m序列信号产生的信号频率表

表中，表头部分n＝9为阶数；fc/Hz为码元，单位为Hz；1.022、10.22、102.2、1022、10220、102200为码元频率。信号发送系统分6次改变码元频率，可得到0.001-44.9KHz的1368个频点。

本发明上述实施例中以5阶、7阶、9阶三种阶数进行编码，以不同码元频率产生发送波形，也可根据实验需要重新生成其他阶数的不同码元频率信号序列。

本发明针对岩矿石电性参数的的编码，同样适用于针对野外岩矿石(地层)露头电性参数测量实验和针对坑道揭示区域岩矿石(地层)电性参数测量实验。

本发明实施例中，七阶、九阶表达式以不同码元产生的时间波形由于双极性波形翻转次数过多，插入本发明说明书附图中难以看清，因此，下面只以五阶表达式的不同码元频率产生的时间波形图为例进行展示。

参见图2，是五阶伪随机逆重复m序列、码元频率fc＝0.062Hz时的波形图，由于该次发送将产生最低频率1×10^-3Hz信号，为此该时信号的时长为1000S，此次发送的时间序列产生的高频信号为0.027Hz。

参见图3，是五阶伪随机逆重复m序列、码元频率fc＝0.62Hz时的波形图，由于该次发送将产生低频信号为1×10^-2Hz，为此该时信号的时长为100S，此次发送的时间序列产生的高频信号为0.27Hz。

参见图4，是五阶伪随机逆重复m序列、码元频率fc＝6.2Hz时的波形图，由于该次发送将产生低频率信号为0.1Hz，为此该时信号的时长为10S，此次发送的时间序列产生的高频信号为2.7Hz。

参见图5，是五阶伪随机逆重复m序列、码元频率fc＝62Hz时的波形图，由于该次发送将产生低频信号为1Hz，为此该时信号的时长为1S，此次发送的时间序列产生的高频信号为27Hz。

参见图6，是五阶伪随机逆重复m序列、码元频率fc＝620Hz时的波形图，由于该次发送将产生低频信号为10Hz，为此该时信号的时长为0.1S，此次发送的时间序列产生的高频信号为270Hz。

参见图7，是五阶伪随机逆重复m序列、码元频率fc＝6200Hz时的波形图，由于该次发送将产生低频信号为100Hz，为此该时信号的时长为0.01S，此次发送的时间序列产生的高频信号为2700Hz。

参见图8，是五阶伪随机逆重复m序列、码元频率fc＝62000Hz时的波形图，由于该次发送将产生低频信号为10³Hz，为此该时信号的时长为0.001S，此次发送的时间序列产生的高频信号为27×10³Hz。

本发明实施例中，七阶、九阶表达式以不同码元产生的时间波形所调制频点过多，插入本发明说明书附图中难以看清，因此，下面也只以五阶表达式的不同码元频率产生的频点为例进行说明。如图9所示，是本发明实施例五阶伪随机逆重复m序列信号产生的信号频率图。

参见图10，是本实施例频率信号单极性-双极性转换电路图。从图10可见，双路比较器U4第3引脚接入从FPGA产生的伪随机信号Signal,第2引脚与+1.25V相连接，第4引脚与-4.096V电源端相连，第1引脚与R6的下端相连，同时连接P2接插口的第1、第2引脚；R6的上端与P1接插口的第3引脚相连，P1的第2引脚为双极性伪随机信号的输出端，P1第1引脚与地相连；P2的第3引脚与双路比较器U4的第8引脚相连，同时与+4.096V电源端相连；P1、P2接插口各自外接一组电位器，调整输出伪随机信号的振幅强度。

参见图11，是实施例恒流源模块电路图。从图11可见，U1、U2、U3均为运算放大器；U1的第3引脚接入双极性伪随机信号，第4引脚与-15V电源相接，第2引脚与第6引脚相接后与R2的左端相连，第7引脚与+15V电源相连；R2的右端分别与U2的第3引脚和R4的左端相连。U2的第4引脚接入-15V电源，第2引脚与R1的右端、R3的左端相连，R1的左端接地；U2的第6引脚与R3的右端、R5的左端相连，第7引脚接入+15V电源；U3的第4引脚接入-15V电源，第7引脚接入+15V电源，R4的右端分别与U3的第6引脚、第2引脚相连，U3的第3引脚与R5的右端相连组成输出。由图9产生的不同振幅的强度的电压信号经过U1运算放大器完成电压跟随，U2、U3运算放大器完成电压-电流转换，实现恒定的输出电流信号。输出电流值的监测由图11电路实现。

参见图12，是本实施例输出电流监测电路图。从图12中可见，U5的第2引脚与R6下端相连，接入电流信号Iin，R6的上端与第1引脚相连；U5的第3引脚与地相连，第4引脚接入-5V电源，第8引脚接入5V电源，第6、第7引脚短接后与R8的上端相连；R8的下端与地相连。U6的第5引脚接入U5的第7引脚输出信号，第15、第16引脚分别与单片机相连，为控制信号；U6的第13引脚接入5V电源，第8引脚接入-5V电源，第4引脚与R7的下端相连，R7的上端与地相连；U6的第11、第12引脚短接后连接给U7的第4引脚，第10引脚与地相连。U7的第5、第3引脚接地，第8引脚接入5V电源；第2引脚与单片机相连，为状态信号；U7的第1引脚接地，第9、第10引脚分别与R9、R10的下端相连，通过其上端接入5V电源。

通过图12所示电路对输出电流的监测，当输出电流小于实验所需电流时，调整图10中P1、P2接插件所连接的电位器值，改变双极性信号振幅强度，从而改变了振幅强度的电压信号经图11的电压跟随、电压-电流转换过程形成恒流电流信号输出；并由图11所示电路对实时输出电流监测，最终将输出的恒电流电流值调整到实验所需值。

参见图13，是本实施例前置放大电路图。从图13可见，信号由电极M、电极N拾取；电极M与R1的左端相连，R1的右端与C1的左端相连，C1的右端与U1的第3引脚相连的同时，与R3的下端相连，R3的上端接地；电极N与R2的左端相连，R2的右端与C2的左端相连，C2的右端与U1的第2引脚相连的同时与R4的上端相连，R4的下端接地。U1的第1引脚与R5的左端相连，R5的右端与U1的第8引脚相连；U1的第5引脚接地，U1的第7引脚与R6的右端相接，R6的左端与电源VCC相连；U1的第4引脚与R7的左端相连，R7的右端与电源VEE相连；U1的第6引脚为输出信号引脚。前置放大完成后交给滤波电路处理。

参见图14，是本实施例滤波电路图。从图14中可见，前置放大信号接入R7左端，R7的右端与R8左端、C3的下端相连，R8的右端与C4的上端相连接入U2的同相端，C4的下端接地；U2的反相端、C3的上端与U2的第6引脚相连，组成滤波电路的输出端；U2的第4引脚与电源VEE相连，U2的第7引脚与电源VCC相连。

参见图15，是本实施例程控放大电路图。从图15中可见，滤波后的信号接入U4的第4引脚；U4的第5引脚接地，第8引脚接电源VEE，第15、16引脚分连接控制信号choose4、choose3，第14引脚接地，第13引脚与电源VCC相连，第12引脚与R15左端相连，第11引脚与R15右端相连，组成输出端；第10引脚接地。

Claims

1.一种岩矿石标本电性参数测量装置，其特征在于：它包括信号发送系统(1)和信号接收系统(2)；信号发送系统(1)和信号接收系统(2)分别具有GPS同步接口；信号发送系统(1)包括单片机，以及依次连接的恒流源模块、限流调整模块、负载恒流输出模块、信号输出电极A极和B极，还包括频率信号产生模块即FPGA模块、显示模块、波形记录模块和同步模块；GPS同步接口与同步模块连接，同步模块与FPGA模块连接；以单片机微型控制器即MCU为中心连接有显示模块、波形记录模块、同步模块、FPGA模块、限流调整模块，FPGA模块还与恒流源模块连接；FPGA产生的信号序列在进行单极性波形变双极性波形后，交由恒流源模块进行电压跟随、电压-电流转换后形成连续可调的、观测所需的恒定电流源信号，最后由负载恒流输出模块将双性极频率信号输出至A极和B极；

信号接收系统(2)包括单片机，以及依次连接的信号输入电极M极和N极、前置放大电路、滤波电路、程控放大电路、模数转换电路即AD、先进先出数据缓存器即FIFO存储器、数字信号处理器即DSP模块，以及通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块；GPS同步接口与同步模块连接；通信接口电路可与PC机进行通信联系，显示接口电路连接显示模块监视信号接收系统工作状态；程控放大电路还与单片机微型控制器即MCU相连接，模数转换电路还与DSP模块相连接，MCU同时还与FIFO存储器、DSP模块、通信接口电路、显示接口电路、波形记录模块、同步模块相连接；

所述信号输出电极A极和B极为导电电极，安装和加载到被测岩矿石标本的两端；所述信号输入电极M极和N极为传感电极，安装于岩矿石标本的中部；所述信号发送系统(1)和信号接收系统(2)的同步模块还通过导线连接。

2.一种如权利要求1所述岩矿石标本电性参数测量装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述岩矿石标本电性参数测量装置的使用方法，其特征在于：信号发送系统基于伪随机逆重复m序列产生频带宽度在10^-3Hz至10KHz编码信号，输出伪随机逆重复m序列5阶或7阶或9阶信号编码可选，以不同码元频率产生实验波形，覆盖整个频带。

4.根据权利要求3所述岩矿石标本电性参数测量装置的使用方法，其特征在于：20分钟内发送实验所需带宽频率表；其5阶频率表的带宽为0.001Hz-27KHz，共98个大于3dB有效观测频点；其7阶频率表的带宽为0.001Hz-11.1KHz，共336个大于3dB有效观测频点；其9阶频率表的带宽为0.001Hz-44.9KHz，共1368个大于3dB有效观测频点。

5.根据权利要求2所述岩矿石标本电性参数测量装置的使用方法，其特征在于：信号接收系统采用前级放大后进行时间序列信号的波形采集，PC机利用发-收系统记录的数据计算得到时间域的电阻率、极化率多参数；计算得到频率域的频率-相位、频率-振幅以及按不同导电模型求取的二级谱参数。

6.根据权利要求2所述岩矿石标本电性参数测量装置的使用方法，其特征在于：信号接收系统采集的信号中无论是包含的频点数，还是最高频率均远超实验要求的冗余度，其数据可供实验人员进行删减。